Iva, għant PFA doppju b'vojt evakwat (insulazzjoni tal-vakwu) jista 'jtejjeb l-effiċjenza tal-enerġija b'10-20% f'applikazzjonijiet krijoġeniċi fejn l-għan huwa li jimminimizza t-telf tas-sħana minn heater sħun għal ambjent kiesaħ. Madankollu, fit-tisħin krijoġeniku (tisħin ta 'fluwidu kiesaħ), il-heater huwa s-sors tas-sħana, u l-għan huwa li tittrasferixxi s-sħana għall-fluwidu, mhux biex iżola l-heater. Gap fil-vakwu jiżola l-heater mill-fluwidu - l-oppost ta 'dak li huwa meħtieġ. Il-benefiċċju japplika meta l-heater jintuża biex iżżomm it-temperatura ta' tank sħun f'ambjent kiesaħ (eż., tank ta' barra fix-xitwa). Id-distakk fil-vakwu jnaqqas it-telf tas-sħana mill-heater għall-ambjent kiesaħ. Għal applikazzjonijiet krijoġeniċi veri (tisħin tan-nitroġenu likwidu f'-196 grad), vojt fil-vakwu bejn il-heater u l-krijoġenu jipprevjeni t-trasferiment tas-sħana - mhux utli. L-applikazzjoni korretta hijainsulazzjoni termali għan-naħa ta 'wara ta' heater(eż., heater ġewwa Dewar, fejn naħa waħda tiffaċċja l-fluwidu kiesaħ u l-oħra tiffaċċja ambjent sħun). Id-distakk fil-vakwu jnaqqas it-telf tas-sħana parassitika, u jtejjeb l-effiċjenza ġenerali b'10-20%.
Disinn ta 'Doppju għant b'Vacuum Gap
| Saff | Materjal | Ħxuna | Funzjoni |
|---|---|---|---|
| għant ta' ġewwa (heater) | PFA | 1–2 mm | Fih element li jsaħħan |
| Gap fil-vakwu | Spazju evakwat (0.001 mbar) | 1–5 mm | Insulazzjoni termali |
| għant ta 'barra | PFA jew metall | 1–2 mm | Protezzjoni mekkanika, siġill tal-vakwu |
| Getter | Xejn jew Zr-liga | N/A | Iżomm vakwu maż-żmien |
Id-distakk tal-vakwu għandu konduttività termali effettiva ta '0.005–0.01 W/m·K (dominata mir-radjazzjoni). Mingħajr vakwu (arja f'1 bar), id-distakk għandu k ≈ 0.03 W/m·K (għadu baxx). Il-vakwu jitjieb bi 3–5×, iżda l-benefiċċju assolut huwa żgħir minħabba li l-arja diġà għandha konduttività baxxa. Il-vantaġġ ewlieni tal-vakwu huwa f'temperaturi baxxi ħafna fejn l-arja tikkondensa / tiffriża, u tikkawża telf ta 'insulazzjoni.
Kalkolu tat-Titjib fl-Effiċjenza
Għal heater b'naħa waħda esposta għall-krijoġenu (-196 grad ) u l-oħra għall-ambjent (20 grad ), it-telf tas-sħana huwa q_loss=U × A × ΔT. Mingħajr insulazzjoni, U huwa ddominat mill-għant PFA (k=0.20, t=2 mm, R=0.01). B'vojt fil-vakwu ta' 2 mm (k_eff=0.01, R=0.2), ir-reżistenza termali totali tiżdied b'0.2, u tnaqqas it-telf tas-sħana b'90%? Dan ikun fattur ta '20! Ħallini nikkalkula: Mingħajr vojt tal-vakwu, R_total=R_PFA + R_convection=0.01 + 0.001=0.011. Bil-vojt tal-vakwu, żid R_vacuum=0.2, R_total=0.211. Proporzjon tat-telf tas-sħana=0.011/{0.211=0.05 – tnaqqis ta’ 95%. Għal sistema fejn it-trasferiment tas-sħana mixtieq huwa biss fuq naħa waħda (il-fluwidu), id-distakk tal-vakwu fuq in-naħa l-oħra jnaqqas it-telf parassitiku. Għal heater ċilindriku mgħaddas fil-krijoġenu, il-wiċċ ta 'barra huwa f'kuntatt mal-krijoġenu; m'hemm l-ebda "naħa l-oħra" - il-wiċċ kollu huwa espost għall-krijoġenu. Allura d-distakk tal-vakwu jgħin biss għal ħiters planari jew ġeometriji speċjali.
Applikazzjonijiet Prattiċi
| Applikazzjoni | Ġeometrija | Benefiċċju tal-Vacuum Gap | Titjib fl-Effiċjenza |
|---|---|---|---|
| Ħiter tal-immersjoni fil-krijoġenu (immersjoni sħiħa) | Ċilindriku, in-naħat kollha fil-krijoġenu | Xejn (distakk ikun jiżola mill-krijoġenu) | 0% |
| Heater fuq in-naħa sħuna tal-ħajt Dewar | Pjanari jew-naħa waħda | Iva (inaqqas it-telf fuq in-naħa kiesħa) | 10–20% |
| Heater għat-tank fil-kamra kiesħa (arja ambjentali) | Ċilindriku, naħa waħda għall-likwidu, oħra għall-arja | Żgħir (l-arja diġà tiżola) | 2–5% |
| Ħiter tat-tank tal-ħażna krijoġeniku (vaporizzatur) | Immersjoni, spazju tal-fwar | Xejn | 0% |
Eżempju tal-Qasam
Tank tal-ħażna krijoġeniku uża heater PFA biex jissaħħan il-linja tat-trasferiment tal-elju likwidu (biex jipprevjeni l-iffriżar tal-valvi). Il-heater kien imgeżwer madwar in-naħa ta 'barra tal-linja (mhux mgħaddsa). In-naħa ta 'wara tal-heater iffaċċjat ambjent kiesaħ (-40 grad). Billi żiedet għant doppju b'vojt ta 'vakwu ta' 3 mm fuq in-naħa ta 'wara, l-impjant naqqas it-telf tas-sħana bi 18%. Il-heater ikkunsma 200 W minflok 245 W - iffrankar ta '45 W. Fi 8,000 siegħa/sena, iffrankar tal-enerġija=360 kWh/sena (36at36at0.10/kWh). Il-ġakketta tal-vakwu tiswa $ 500 - ħlas lura 14-il sena. Mhux ekonomiku.
Konklużjoni: Vacuum-Għat doppju iżolat Jipprovdi 10–20% Gwadan ta' Effiċjenza f'Applikazzjonijiet ta' Tisħin Waħda-
Ghat PFA doppju b'vojt iżolat tal-vakwu-itejjeb l-effiċjenza enerġetika b'10–20% biss f'applikazzjonijiet fejn naħa waħda tal-heater tiffaċċja ambjent sħun (telf parassitiku tas-sħana) u n-naħa l-oħra tiffaċċja fluwidu kiesaħ (trasferiment tas-sħana mixtieqa). Għal ħiters ta 'immersjoni sħiħa (in-naħat kollha fil-krijoġenu), id-distakk tal-vakwu jiżola l-heater mill-fluwidu - detrimentali. Għall-biċċa l-kbira tat-tisħin krijoġeniku, il-heater huwa mgħaddas għal kollox; għalhekk, vojt fil-vakwu mhuwiex ta 'benefiċċju. It-talba ta' titjib fl-effiċjenza ta' 15% tista' tapplika għal konfigurazzjonijiet speċifiċi planari jew ta'-naħa waħda (eż., ħiters fuq ħitan Dewar). Għal ħiters ta 'immersjoni ċilindriċi tipiċi, il-benefiċċju huwa żero jew negattiv. Iżżidx insulazzjoni bil-vakwu ma 'heater ta' immersjoni. Se tnaqqas it-trasferiment tas-sħana għall-fluwidu. Għal-tisħin minn naħa waħda, ikkunsidraha. Għall-immersjoni, evitaha. Nases tal-vakwu sħana; trid tirrilaxxa s-sħana lill-krijoġenu. Allura l-ebda vakwu. Sempliċi.
